Warum explodieren die Reifen des Space Shuttles nicht im Vakuum des Weltraums?

Laut diesem NASA-Artikel werden die Reifen auf 340 psi (Hauptfahrwerk) und 300 psi (Bugfahrwerk) aufgepumpt. Bei der Landung gibt es erhebliche Belastungen, aber wie sieht es im Weltraum aus? Sind die Reifen einem Vakuum ausgesetzt oder befinden sie sich in einem Druckraum?

Es scheint, als wäre der Stress, in einer sehr kalten und drucklosen Umgebung zu sein, enorm und völlig anders als die Belastung, der sie bei der Landung ausgesetzt sind. Warum explodieren die Reifen des Space Shuttle Orbiter nicht im Vakuum des Weltraums?

Antworten (2)

Der normale atmosphärische Druck auf Meereshöhe der Erde beträgt nur 14,696 psi. Vergleichen Sie das mit 340 oder 300 psi (23,14 bzw. 20,42 amt). Der Unterschied zwischen Reifeninnendruck in der Erdatmosphäre und fehlendem Luftdruck im Weltraumvakuum beträgt nur 4,3 - 4,9 %. Reifen würden aufgrund der Reibungserwärmung und des Gewichtsdrucks des Orbiters während der Landung (240.000 lbs / 109.000 kg) bei Kontaktgeschwindigkeiten von bis zu 260 mph (418 km/h) einem weitaus dynamischeren Druckumfeld ausgesetzt sein als diese ~ 5%. Es ist also vernünftig anzunehmen, dass sie gebaut und getestet wurden, um mehr als einem Druckunterschied während einer Reise nach LEO und zurück standzuhalten.

Interessante, leicht verwandte Tatsache: Das Platzen eines Reifens bei der Landung war eines der wahrscheinlicheren Ausfallszenarien für das Shuttle. Astronauten übten routinemäßig, sich aus einem Shuttle zu befreien, das von der Landebahn in den Sumpf gerollt war. Außerdem war die Schlaglast des Bugfahrwerks ein treibender Lastfall für viele Shuttle-Nutzlasten.
Kuriose Wortwahl – „slap down“ vs. „touchdown“
@AnthonyX Wenn man bedenkt, dass das Shuttle bei der Landung wirklich nur sehr , sehr schnell geglitten ist, denke ich, dass Slapdown wahrscheinlich die genaueste Wahl ist;)
Strukturen werden anhand von Lastfällen analysiert. Der Fall, der ein hartes Aufsetzen des Bugfahrwerks simulierte, wurde bei der NASA als "Nose Gear Slap Down"-Fall bezeichnet. Es war ungefähr 9-10 ft/sec, wenn ich mich richtig erinnere. Es war ein "3-Sigma"-Fall, der nie passierte, obwohl ein Kommandant nah dran war. Eine zweite Chance bekam er nicht. Wenn ich mich erinnere, ist es viel wahrscheinlicher, wenn Sie einen RTLS-Abbruch mit voller Nutzlast fliegen.
Als das Shuttle auf seinem Fahrwerk saß, befand es sich in einem negativen Anstellwinkel unterhalb des Null-Auftriebswinkels, sodass zusätzlich zum Gewicht eine Auftriebskraft nach unten drückte. Der politisch korrekte Begriff in Mission Operations war "Derotation" und nicht "Slapdown". Dafür wurde viel trainiert.

Die Radkästen stehen nicht unter Druck. Wie @Tildalwave sagt, würde die Druckbeaufschlagung keinen großen Unterschied machen.
Die Radkästen sind bis zu einem gewissen Grad isoliert: Die Radkastentüren sind Teil des Hitzeschilds des Shuttles und mussten gut abgedichtet werden, um zu verhindern, dass heißes Plasma in den Radkasten eindringt.
Dies bedeutete, dass die Temperaturschwankungen weniger extrem waren, als sie es gewesen wären, wenn die Reifen dem Weltraum ausgesetzt gewesen wären. Die Reifen wurden bei Temperaturen zwischen –40 °C (–40 °F) und +55 °C (+130 °F) getestet. Das klingt nach viel, aber Reifen auf der Erde erreichen diese Temperaturen routinemäßig.
Deutlich niedrigere Temperaturen verträgt Gummi problemlos: Seine Glasübergangstemperatur liegt bei -70 °C.

Ich denke, eines der ersten Anzeichen von Problemen bei der Columbia-Katastrophe war, als sie eine Warnung erhielten, dass sie in beiden linken Hauptreifen Druck verloren hatten. Das war kurz bevor die Kommunikation unterbrochen wurde.
Dies geschah, weil die Sensordrähte durchgebrannt waren, nicht weil die Reifen zu diesem Zeitpunkt tatsächlich an Druck verloren hatten. Ein Getriebe- / Reifenproblem war jedoch ein früher Kandidat für die Ursache; wir informierten die CAIB über das System.
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